引用本文：
梁卓伟，张红娟，高妍，等. 基于时分复用的双通道锥形光纤磁场传感系统研究[J]. 光通信技术，2025，49（1）：83-87.
梁卓伟1，张红娟1*，高 妍1，靳宝全2
（1.太原理工大学 电气与动力工程学院，太原030024； 2.太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，太原030024）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了解决磁流体光纤磁场传感器在复用能力上的限制，设计了一种基于时分复用（TDM）的双通道锥形光纤磁场传感系统。该系统通过将涂覆有磁流体的锥形光纤磁场传感单元连接至2个串联的光纤环，从而创建了2个独立的传感通道。这2个传感通道共享1套相干探测型相位敏感光时域反射计（φ-OTDR），它不仅用作脉冲光源，还承担信号检测和数字解调的功能。每个传感通道中均集成了一个磁场传感单元，利用TDM技术实现了多点磁场的同时测量。实验结果表明：2个传感通道能够独立工作，分别在3~14 mT和2~7 mT的磁场强度范围内具有-1.09 dB/（km·mT）和 -3.466 dB/（km·mT）的高灵敏度，并且线性拟合度分别达到了99.4%和99.1%。
关键词：磁场测量；光纤传感；锥形光纤；磁流体
中图分类号：TN91 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2025）01-0083-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.014
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这篇文章是关于基于时分复用（TDM）技术的双通道锥形光纤磁场传感系统的研究，主要内容总结如下：
1. 研究背景与目的：
研究背景：传统磁流体光纤磁场传感器在复用能力上存在限制，难以满足多点磁场测量的需求。
研究目的：设计一种基于TDM技术的双通道锥形光纤磁场传感系统，以提升复用能力和测量精度。
2. 系统设计与原理：
系统结构：系统由两个串联的光纤环和共享一套相干探测型相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）组成，每个光纤环连接一个涂覆有磁流体的锥形光纤磁场传感单元，形成两个独立的传感通道。
工作原理：利用TDM技术实现多点磁场的同时测量，通过监测脉冲光在传感通道中的衰减速率来检测磁场强度。
3. 实验部分：
磁场传感单元制作：采用熔融拉锥法制备锥形光纤，并在其外部封装磁流体，形成磁场传感单元。
系统搭建：搭建实验系统，包括引入延迟光纤以避免信号串扰，配置φ-OTDR参数，使用螺旋管线圈作为磁场发生器。
磁场测量：通过改变磁场强度，测量两个传感通道的脉冲斜率变化，验证系统的磁场响应能力。
4. 实验结果与分析：
磁场灵敏度：在314 mT和27 mT的磁场强度范围内，两个传感通道分别达到了-1.09 dB/(km•mT)和-3.466 dB/(km•mT)的磁场灵敏度，且线性拟合度分别达到了99.4%和99.1%。
稳定性测试：在无磁场和恒定磁场环境下，对系统进行多次重复实验，验证了系统的稳定性和可靠性。
5. 系统优势与应用前景：
系统优势：制作工艺简单、复用能力强、抗电磁干扰性能优异、稳定性好、支持远程监控等。
应用前景：适用于电力传输线路、大型机械装置以及科学研究等领域，具有广阔的应用前景。